Текст книги "В погоне за Солнцем"

Стандартное время стало лучшей мерой в мире, оно было способно переводить небесное движение в гражданское время. К 1880 году Великобритания жила по стандартному времени уже более тридцати лет, там реформа времени началась с железных дорог. Так отчего тем же путем не последовала Америка? Потому что Конгресс США, опасаясь волнений со стороны местного самоуправления в случае начала реформы, тянул до последнего, а железнодорожная индустрия тоже колебалась, хотя прекрасно понимала негативные последствия для бизнеса от отсутствия стандартизации. Этот вопрос обсуждался с 1869 года, пока наконец недовольство населения не вынудило железнодорожных магнатов принять решение: в субботу 18 ноября 1883 года они в обход Конгресса перешли на гринвичское время, поделив всю страну на четыре зоны – Восточную, Центральную, Горную и Тихоокеанскую – с различием в один час. Этот день вошел в историю под именем “двухполуденное воскресенье”, потому что городам, расположенным вдоль восточной границы каждого часового пояса, пришлось переводить часы на полчаса назад (что и привело ко второму полудню), чтобы прийти в соответствие с городами ближе к западной границе того же часового пояса. В течение нескольких лет эта система стала фактическим стандартом, хотя и не без трений, а некоторые города (Бангор, штат Мэн, и Саванна, штат Джорджия) отказались присоединиться – либо по религиозным соображениям, либо просто из упрямства. Детройт, оказавшийся как раз посередине между Восточным и Центральным поясами, никак не мог определиться, так что его жители вынуждены были много лет уточнять называемое время: “Это по солнечному, железнодорожному или городскому?” Сам Конгресс так и не ратифицировал стандартное время, пока война не заставила его это сделать в 1918 году.

“Теперь не солнце, а телеграф сообщал время нации (объединенной временем) и в процессе этого прокладывал дорогу абстрактному, не привязанному локально, мировому времени”, – пишет историк Марк Смит[654]654
  Mark M. Smith, Mastered by the Clock: Time, Slavery, and Freedom in the American South. Chapel Hill: University of North Carolina Press, 1997.


[Закрыть]. Сходным образом люди начали постепенно приходить к пониманию того, что для использования календаря глобально все даты нужно отсчитывать от единой солнечной линии дат. Вопрос состоял лишь в том, где эту линию провести[655]655
  Когда Соединенные Штаты в 1867 году купили Аляску, еще до введения стандартного времени, ее жители, принадлежавшие к русской православной церкви, неожиданно оказались в ситуации, когда суббота пришлась на воскресенье, которое в Москве было вообще понедельником. Им пришлось обратиться за указанием, как же проводить субботнюю службу, по русскому понедельнику или по американскому воскресенью.


[Закрыть]. В 1884 году двадцать пять стран послали своих представителей на конференцию в Вашингтон. Одиннадцать национальных меридианов (проходящих через Санкт-Петербург, Берлин, Рим, Париж, Стокгольм, Копенгаген, Гринвич, Кадис, Лиссабон, Рио и Токио), а также дополнительные претенденты – Иерусалим, пирамиды в Гизе, Пиза (в честь Галилея), Военно-морская обсерватория в Вашингтоне, Азорские острова (основной отправной пункт в эпоху открытий) – соревновались за право первенства. Французы, представленные главой делегации и великим астрономом Пьером Жюлем Сезаром Жансеном, были непреклонны, настаивая (без особых оснований) на том, что их ligne sacrée – лучший выбор с точки зрения науки.

Сэнфорд Флеминг выступал за проведение линии ровно напротив Гринвича (с другой стороны земного шара) посреди Тихого океана, что избавило бы от конкуренции между нациями, но все равно позволило бы использовать Гринвич, не вовлекая в это Англию. Но каждый меридиан где-то касается суши, и, если бы предложение Флеминга прошло, каждый полдень Англия разделялась бы на два разных дня. Его предложение вскоре провалилось, а прения закончились только тогда, когда сэр Джордж Эйри, вспыльчивый британский королевский астроном, написал, что нулевой меридиан “должен проходить через Гринвич, потому что навигация практически всего мира [даже тогда на 90 %] зависит от вычислений, базирующихся на данных Гринвичской обсерватории”. Франция воздержалась от голосования, и в поддержку демонстративному поведению своих делегатов слово “Гринвич” никогда не появлялось на ее картах (по случайному стечению обстоятельств анархист, пытавшийся взорвать обсерваторию в 1894 году, оказался французом). Когда решение было принято большинством голосов, меридиан сдвинули на 19 футов к востоку от знаменитого обелиска на Поул-Хилле. Время солнечных часов, таким образом, миновало, его место заняла сложная абстракция.

В 1884 году Земля была поделена на двадцать четыре временные зоны, разница между которыми составляла ровно час: путешествующие на восток прибавляли часы, путешествующие на запад вычитали. Разумеется, должен был настать момент (который ожидает нас в западной части Тихого океана), когда по логике системы у путешественника на восток вычтется целый день; он же прибавится у путешественника на запад (герой Жюля Верна Филеас Фогг узнает об этом как раз вовремя, чтобы выиграть пари в романе “Вокруг света за восемьдесят дней”). Государства одно за другим переходили на среднее время по Гринвичу (GMT), в 1911 году это сделала даже Франция. Впрочем, в 1972 году французы, недовольные несправедливой, по их мнению, победой Британии, внесли резолюцию в ООН о введении наряду с GMT еще и UTC – Всемирного координированного времени, которе регулировалось бы сигналом из Парижа (естественно). В отличие от GMT, которое рассчитывается на базе вращения Земли и небесных наблюдениях, UTCотсчитывается атомными часами с цезиевым лучом, которые менее точны, но более просты в использовании[656]656
  Цезиевые часы измеряют время подсчетом циклов атомов металла цезия, каждый цикл – это сверхбыстрые вибрации атомов, подвергаемых микроизлучению в вакууме. Пятьдесят пять электронов цезия-133 имеют идеальное для этой цели расположение, только самый внешний из них вращается по орбитам вне стабильной оболочки. Реакция внешнего электрона (который не подвергается воздействию остальных) на излучение может быть точно зафиксирована. Когда его затрагивает излучение, электрон переходит с более низкой орбиты на более высокую и обратно, поглощая и выделяя измеримые пакеты световой энергии. Это соответствует погрешности в две наносекунды в день – одна секунда в 1,4 млн лет. Такие коррективы вносятся компетентными экспертами. См.: Q + A, The New York Times. 2007. 8 мая. F2.


[Закрыть]. По сути, эти две системы редко расходятся более чем на секунду, поскольку UTC добавляет себе високосные секунды для компенсации замедляющегося вращения Земли.

Физики Джек Перри и Льюис Эссен настраивают атомные часы на луче атомов цезия, созданные ими в 1955 году. Одна секунда составляет примерно 9193 млн колебаний. Часы Перри и Эссена позволили заменить астрономическую секунду на атомную секунду в качестве стандартной единицы времени (National Physical Laboratory, Crown Copyright / SPL / Photo Researchers, Inc)

Тех, кто имел дело с солнцем из собственного интереса и удовольствия, ждали новые удары: следом наступила очередь перевода времени. Этот проект имеет смысл отсчитывать с Бенджамина Франклина (1706–1790), который, будучи американским послом во Франции (в возрасте семидесяти восьми лет, повинуясь моментной прихоти), 26 апреля 1784 года предложил парижанам экономить энергию (в форме парафина и жира) и подниматься с зарей, вместо того чтобы спать с закрытыми ставнями при свете дня.

Идея не была принята, и потребовался век, чтобы для нее нашлись благодарные слушатели. В июле 1907 года удачливый лондонский застройщик Уильям Уиллет (1857–1915), страстный наездник и игрок в гольф, выпустил брошюру “О растрате дневного света”, где убеждал людей радоваться свету раннего утра вместе с ним и сетовал на то, как раздражает необходимость прекращать игру в гольф из-за наступающей темноты. Ведь можно было бы переводить часы вперед (или назад) на 20 мин в течение четырех уикэндов, чтобы сделать этот переход легче. И дело было не только в заядлых спортсменах:

Все ценят длинные светлые вечера. Все сетуют на их сокращение, когда дни становятся короче, и почти все когда-либо высказывали сожаление в связи с тем, что ясный свет раннего утра весенних и летних месяцев так редко используется или даже просто кем-либо замечается[657]657
  См.: Jackson, Book of Hours. Р. 188–189.


[Закрыть].

Мнения ученых, в частности астрономов, разделились, хотя пресса трещала: “Узнают ли курицы, когда им ложиться спать?”, а редакторы Nature высмеяли идею, сравнив перевод часов с искуственным подъемом показателей термометра:

Было бы разумнее поменять показания термометра в определенное время года, чем менять время, которое показывают часы… изменить на десять градусов показания термометра в зимнее время, чтобы 32 °F стали 42 °F. Одну температуру можно назвать другой так же запросто, как 2 a. m. могут быть названы 3 a. m.; в обоих случаях смена названия не поменяет обстоятельств[658]658
  См.: David Prerau, Seize the Daylight: The Curious and Contentious Story of Daylight Saving Time. N. Y.: Thunder’s Mouth Press, 2005, и Michael Downing, Spring Forward: The Annual Madness of Daylight Saving Time. Emeryville, Calif.: Shoemaker & Hoard, 2005.


[Закрыть].

Но Уиллет не собирался так легко сдаваться, и в течение двух лет Daylight Saving Bill (Закон о летнем времени) был вчерне разработан и даже получил временное применение в качестве военной меры экономии в 1916 году. Еще раньше такой закон приняла Германия, надеясь сэкономить горючее и позволить фабричным работникам трудиться в вечерние смены без искусственного освещения. Сам Уиллет умер за год до этого, но соседи поставили ему изящный памятник – солнечные часы, всегда настроенные на летнее время.

Закон был принят и стал действовать постоянно во всей Великобритании с 1925 года. Америка приняла аналогичную меру в 1916-м, но та оказалась столь непопулярной, что Конгресс отменил ее тремя годами позднее (фермеры, которым эта система была призвана помочь, возненавидели летнее время, потому что им приходилось вставать с солнцем независимо от времени на часах, теперь же им нужно было подлаживать свое расписание, чтобы продавать урожай людям, которые жили по новой системе). Тогда в 1922 году президент Хардинг подписал указ, предписывающий всем федеральным служащим начинать работу в восемь утра вместо девяти. Работников частного сектора это не касалось. В результате наступил хаос: одни поезда, автобусы, театры и магазины сдвинули время, а другие нет. Вашингтонцы взбунтовались и высмеяли Хардинга. После лета анархии президент отменил свое решение. Летнее время вновь было принято только во время Второй мировой войны, воздержался от этого лишь губернатор штата Оклахома. Однако после окончания войны оно было вновь упразднено и в последующие десятилетия оставалось в Соединенных Штатах в качестве местного выбора, что привело к предсказуемо безумным результатам: как-то летом в одном только штате Айова действовало двадцать три разных системы летнего времени. В 1965 году семьдесят один из крупнейших американских городов принял летнее время, пятьдесят девять – нет. Военно-морская обсерватория США назвала собственную нацию “худшим в мире счетчиком времени”.

Проблема наконец была решена Актом о едином времени 1966 года (Uniform Time Act), хотя Индиана, большая часть Аризоны и Гавайи до сих пор не признают летнего времени. В 1996 году Европейский союз также стандартизовал летнее время, а в самих США летнее время удлинилось и начинается теперь во второе воскресенье марта вместо апреля, а заканчивается в первое воскресенье ноября (согласно Energy Policy Act 2005 года). На сегодняшний день летнее время принято и используется примерно миллиардом человек в семидесяти странах – чуть менее чем одной шестой населения земного шара[659]659
  Когда часы переводятся вперед или назад на час, биочасы – циркадные ритмы, управляемые дневным освещением, – со временем адаптируются. Исследовав 55 тыс. человек, ученые обнаружили, что в нерабочие дни испытуемые, как правило, спят по стандартному, а не по световому времени. Anahad O’Connor, Really? The New York Times. 2009. 10 марта. D5.


[Закрыть].

Подобно тому как Робинзон Крузо делал зарубки на палке, а обитатели ГУЛАГа ставили черточки, отмечая каждый день своего заключения, так и мы опутаны временем и не можем от него дистанцироваться. Совсем недавно, в августе 2007 года, президент Венесуэлы Уго Чавес объявил о том, что в целях улучшения “метаболизма” своих граждан приказывает перевести все часы на полчаса вперед, “так как солнце благоприятно воздействует на человеческий мозг”, отменяя тем самым принятое в 1965 году обратное решение и ставя время в Венесуэле в один ряд с Афганистаном, Индией, Ираном и Мьянмой – у них разница с Гринвичем измеряется не в целых часах, а в дробных. Гейл Коллинз, который писал в New York Times о диктатуре Чавеса, сравнил это со сценой из фильма “Бананы” Вуди Аллена, где герой революции становится президентом южноамериканской страны и объявляет, что с этого дня следует ходить исподним наружу[660]660
  Gail Collins, The Great Clock Plot, The New York Times. 2007. 23 августа. A21.


[Закрыть]. Но, например, Ньюфаундленд тоже относится к получасовым системам, пренебрегая остальной Канадой, а Непал на пятнадцать минут обгоняет Индию, его разница с Гринвичем составляет 5 ч 45 мин. Саудовская Аравия предположительно переводит часы на полночь каждый день на закате. Как съязвил один обозреватель, “следить за правильностью своих часов на борту экспресса “Рияд-Рангун” должно быть крайне утомительным занятием”[661]661
  См.: Cecil Adams, The Straight Dope: Why Is India 30 Minutes Out of Step with Everybody Else? Washington City Paper. 1981. 5 июня. Р. 18.


[Закрыть].

Не останавливается на достигнутом и тонкая настройка. В свое время секунда определялась как 1 / 31 556 925,9747 солнечного года. Но сейчас прошло уже около шестидесяти лет с тех пор, как в Национальной физической лаборатории в Теддингтоне (Великобритания) были изобретены атомные часы. Выяснилось, что можно с большей точностью отсчитывать время по вибрирующим атомам, чем по вращающейся Земле. “Это слегка сбивало с толку, – вспоминает Дэвид Руни, куратор контроля времени при Королевской обсерватории. – Когда часы расходятся, это нехорошо. В семидесятых нам понадобился очередной поправочный коэффициент. Так появилась високосная секунда, чтобы свести воедино время вращения Земли и время атомных колебаний”. Эти секунды добавляются не каждый год, решение о прибавлении или вычитании секунды (до сих пор их всегда прибавляли) принимается Международной службой вращения Земли в Париже. Последнее добавление имело место 1 января 2006 года: в сигнале точного времени на радио BBC появился один лишний “пип”.

Теперь, когда отсчет точного времени перешел под ответственность таких институций, как Военно-морская обсерватория США в Вашингтоне, округ Коламбия, Международная служба вращения Земли при Парижской обсерватории и Международное бюро мер и весов в Севре (Франция), каждая из которых определяет секунду как 9 192 631 770 колебаний излучения (с определенной длиной волны), испускаемого атомом цезия-133, солнце официально лишилось долгосрочной роли нашего хронометриста. Это определение секунды, впервые зависимое не от вращения Земли вокруг Солнца, а только от поведения атомов, было формально подписано в 1967 году. Но “високосные секунды”, периодически добавляемые для синхронизации наших часов с вращением планеты, которая несется сквозь космос, не оглядываясь на атомное время, подтверждают, что мы никогда не сможем окончательно выйти из-под опеки Солнца.

Эти махинации можно продолжать до бесконечности (старая шутка гласит, что даже остановившиеся часы два раза в день показывают правильное время). В 1907 году Эйнштейн выдвинул принцип эквивалентности, который утверждал, что в локальной системе гравитация неотличима от ускорения и уменьшается по мере увеличения расстояния от центра масс. Согласно этому принципу в Санта-Фе, расположенном высоко в горах Нью-Мексико, время идет примерно на одну миллисекунду в столетие быстрее, чем в Покипси, расположенном низко над уровнем моря, в Нью-Йорке. Недавний эксперимент в летящем вокруг света на запад истребителе показал, что часы выигрывают 273 нс, примерно две трети которых возникают благодаря гравитации[662]662
  Там же.


[Закрыть]. Кроме того, на вершине горы Вашингтон в Неваде построили часы диаметром 2,5 м, которые должны “протикать” десять тысяч лет (период времени, за который, как считается, цезиевые часы потеряют одну секунду), а французские часы, сконструированные инженером и астрономом Пассманом, демонстрировали вечный календарь, рассчитанный до 9999 года[663]663
  См.: Marlise Simons, Synchronizing the Present and Past in a Timeless Place, The New York Times (international edition). 2005. 12 сентября.


[Закрыть]. Одна реклама превозносит The Ultimate Time-keeper – построенные на “сложных астрономических алгоритмах” часы, которые рассчитывают “местное время восходов и заходов солнца и луны, лунные фазы, а также цифровое, аналоговое или военное время в любой точке вашего местонахождения” в формате a.m. / p.m. или 24:00. В них запрограммировано пятьсот восемьдесят три города, они автоматически подстраиваются под летнее время. Сделанные из титана или стали с кристаллами сапфира, они предлагают “самую широкую интерпретацию времени, какая только доступна за деньги”, – их можно приобрести за 895 долларов[664]664
  См.: www.yeswatch.com


[Закрыть].

Швейцарский часовой производитель Swatch предложил ввести всепланетное интернет-время, где пользователи со всего мира могли бы встречаться в едином времени независимо от своих часовых поясов. Тем временем ученые, которые обслуживают атомные часы в Теддингтоне, вместе с конкурентами из Соединенных Штатов и Японии работают над еще более точным устройством – ионно-циклотронной ловушкой, которая должна появиться уже в 2020 году. Эксперты считают, что, если их запустить сейчас и они дотикают до расчетного конца вселенной, к этому времени они ошибутся на полсекунды; если так, это в двадцать раз превышает точность самой продвинутой сегодняшней модели[665]665
  См.: The Week. 2009. 21 февраля. Р. 17.


[Закрыть]. В 2006 году США предложили, чтобы мировое время полностью перешло на исчисление по атомным часам, что подразумевало бы отказ от високосных секунд; это встретило ожесточенный отпор со стороны Британского королевского астрономического общества. Если бы это предложение было принято, говорит Дэвид Руни, впервые в истории время не зависело бы от восхода и захода солнца[666]666
  Christopher Hirst, A Thousand Years of Tinkering with Time, The Week. 2008. 8 марта. Р. 44.


[Закрыть].

И напоследок – знаменитый обмен репликами из “В ожидании Годо”:

Владимир. Быстро время прошло.

Эстрагон. Оно бы и так прошло[667]667
  Пер. А. Михаиляна.


[Закрыть].

Глава 22
Солнце в кармане

Первый ученый, которого я посетил… восемь лет разрабатывал проект извлечения из огурцов солнечных лучей, которые предполагал заключить в герметически закупоренные склянки, чтобы затем пользоваться ими для согревания воздуха в случае холодного и дождливого лета. Он выразил уверенность, что еще через восемь лет сможет поставлять солнечный свет для губернаторских садов по умеренной цене[668]668
  Пер. А. Франковского.


[Закрыть].

Джонатан Свифт, “Путешествия Гулливера”

Солнце будет буквально у него в кармане.

Негодяй в “Человеке с золотым пистолетом” о покупателях своего преобразователя солнечной энергии

“Человек с золотым пистолетом” стал последним романом Яна Флеминга, он был опубликован неполным и посмертно. Это не помешало девятому фильму бондианы выйти в декабре 1974 года, в разгар энергетического кризиса 1970-х, когда интерес всего мира к альтернативным формам энергии достиг точки кипения. Бонду предстояло отыскать солнечный возбудитель, очень важный для специального преобразователя энергии. “На 95 % эффективное устройство, оно обуздает солнечную радиацию и подарит колоссальную силу своему хозяину”. Его главный противник – профессиональный киллер, которого играет Кристофер Ли (кузен Флеминга, первоначально выбранный им на роль Бонда); история достигает кульминации в момент разрушения солнечной установки на острове близ побережья Китая.

За десятилетия, прошедшие с тех времен, тема солнечной энергии стала еще более популярной. Возможно, роль верховных часов у Солнца перехватил атом, но пока все еще неясно, сможет ли он занять место Солнца в качестве источника энергии для человечества. Солнце является величайшим возобновляемым ресурсом – оно создает уголь, торф, нефть, гидроэлектричество и природный газ (метан). Оно поднимает влагу в атмосферу и возвращает ее в виде ливней, которые вращают турбины; оно приводит в движение ветер и волны и все с ними связанное; оно не проявляет никаких признаков умирания; оно щедро расточает свое богатство на всю планету, изливая на поверхность Земли за сорок минут больше энергии, чем мы используем за целый год. Около 35 % энергии, достигающей Земли, отражаются от облаков обратно в космос, еще около 19 % поглощаются атмосферой, но все равно остается в 12 тыс. раз больше энергии, чем используется во всех созданных человеком устройствах. Только два вида возобновляемой энергии не являются продуктом солнечного излучения – геотермальная энергия и приливная (Солнце поднимает приливную волну благодаря своей массе, а не радиации). Но лишь в последние тридцать лет этот изобильный источник стал серьезно рассматриваться властными кругами. Ян Флеминг обгонял свое время.

Идея поставить Солнце себе на службу возникла у людей почти сразу, как только они начали экспериментировать с окружающей средой. Уже в III веке до н. э. и греки, и римляне использовали “сжигающие зеркала”, ручные вогнутые рефлекторы, чтобы фокусировать солнечный свет на вражеских кораблях. Архимед (287–212 до н. э.), по легенде, соорудил целую батарею таких рефлекторов в 212 году до н. э.: чтобы спасти Сиракузы от блокады римского флота, он сжег паруса противника “на расстоянии полета стрелы” (около 50 м). История похожа на миф[669]669
  В 1992 году исследователи Лестерского университета отметили, что римские суда традиционно сворачивали паруса перед боем так, что их сложно было поджечь. Объединенными усилиями четыреста сорок солдат с отражателями смогли бы поджечь мокрое дерево на расстоянии в 50 м, заключают ученые, но не причинили бы серьезного ущерба – неэффективное использование человеческого ресурса. “Зеркальный отряд” из пятидесяти человек мог бы нанести серьезные ожоги рулевым или даже римским командирам (чьи алые боевые плащи хорошо выделяются), но, будь такая тактика успешной, ее бы использовали и в дальнейшем, о чем не упоминает ни один историк.


[Закрыть], но тем не менее показывает, что греки в это время уже знали об энергетической природе солнечного света и о ее опасности[670]670
  Недавно ученые в МТI и Аризонском университете пришли к сходным выводам. См.: Ian Sample, Doubts Cast on Archimedes’ Killer Mirrors, The Guardian. 2005. 24 октября.


[Закрыть].

Около 100 года н. э. Плиний Младший (61–113) впервые использовал стекло при постройке дома для сохранения тепла; в последующие столетия римские публичные бани всегда проектировались с большими окнами на юг. Римляне также первыми стали строить теплицы. В VI веке император Юстиниан даже ввел закон, защищающий солнечные террасы, публичные и домашние, от возведения вокруг зданий, закрывающих солнечный свет.

Великий персидский ученый Х века Ибн аль-Хайсам (ок. 965–1031) написал значительный труд “О сферических зеркалах”, где, в частности, пересказывал легенду об Архимеде и рефлекторах в Сиракузах как имевшую место; в 1270 году это сочинение перевели на латынь, и оно попалось на глаза Роджеру Бэкону, который предупредил папу римского о том, что сарацины могут использовать вогнутые рефлекторы против крестоносцев в Святой земле. “Идея о преобразовании благотворных солнечных лучей в жестокое военное орудие для сжигания человеческих существ, – пишет об ответе Ватикана Франк Крыза в своей истории солнечной энергии, – воспринималась как извращение и дьявольское наваждение, плод колдовства и сатаны”[671]671
  Frank T. Kryza, The Power of Light: The Epic Story of Man’s Quest to Harness the Sun. N. Y.: McGraw-Hill. 2003. Р. 53.


[Закрыть].

По легенде, приблизительно в 212 года до н. э. греческий астроном и математик Архимед использовал зеркала, пытаясь сфокусировать солнечные лучи и поджечь римские корабли (Archive Photos / Getty Images)

В начале XVI века Леонардо да Винчи предложил использовать гигантское зеркало четырех миль в поперечнике в коммерческих целях как источник тепла, а не в качестве оружия. По каким-то причинам – недостаток финансирования или ресурсов (его проект требовал больше стекла, чем тогда существовало!) – из этой затеи ничего не вышло, но сама мысль обозначила смену фокуса с разрушительного использования на практическое, а также подтолкнула солнечные исследования – расцвел интерес к зеркалам и линзам.

В царствование короля Людовика XIV было произведено множество солнечных экспериментов – возможно, вдохновлял их сам Король Солнце. В 1747 году, уже во времена преемника Людовика XIV, Жорж Бюффон (1707–1788) использовал сто сорок плоских зеркал, чтобы зажечь кусок дерева, находящийся в 60 м, доказав тем самым, что подвиг Архимеда был по меньшей мере возможен. Затем наступила индустриальная революция и возникло новое мышление. “В эпоху паровых двигателей казалось, что до овладения энергией Солнца рукой подать… Инженеры XIX века имели дело с достаточно внушительными силами, которые впервые в истории давали им чувство господства над природой, владения инструментами, которые могут изменить условия жизни всего человечества. Почему же не приручить солнечную энергию?” – замечает Крыза[672]672
  Там же. Р. 30.


[Закрыть]. Солнечные насосы, тепловые двигатели и кипятильники были просто побочными продуктами.

В 1830-х во время пребывания в Южной Африке сэр Джон Гершель изобрел актинометр, по сути представлявший колбу с водой, которая при помещении под солнечное излучение позволяла вычислить количество энергии, полученной от Солнца. Позже, как сообщал Стюарт Кларк,

он проводил еще более странные эксперименты. Например, он клал свежее яйцо в жестяную чашку, а сверху – кусок оконного стекла. Возвращаясь позднее с женой и шестью детьми, он, ошпаривая пальцы, доставал уже сварившееся яйцо. Ученый церемонно разрезал яйцо на кусочки и раздавал его окружающим, так что все могли сказать, что ели яйцо, сварившееся вкрутую на южноафриканском солнце. Обнаружив у себя эти неожиданные кулинарные способности, на следующей неделе он приготовил отбивную с картофелем тем же способом. “Она тщательно прожарилась и была очень неплоха”, – записал он в дневнике[673]673
  Stuart Clark, The Sun Kings: The Unexpected Tragedy of Richard Carrington and the Tale of How Modern Astronomy Began. Princeton, N. J.: Princeton University Press, 2007. Р. 60.


[Закрыть].

Гершель преуспел еще сильнее: он построил солнечную печь из кусков красного дерева, окрашенного в черный, и добился максимальной температуры около 115 °C – на 11 % выше точки кипения воды на уровне моря.

Давнишней целью было произвести пригодный двигатель на солнечной энергии. Попытки построить такую машину предпринимались с начала XVII века, когда Саломон де Косс сконструировал первый прототип, используя линзы, раму и металлический сосуд для воды и воздуха, но в глазах общественности это было скорее курьезом, нежели чем-то практическим. Однако в 1861 году французский учитель математики Огюстен Мюшо налил воды в железное ведро и окружил его солнечными рефлекторами. Вода при испарении произвела достаточный объем пара, чтобы привести в движение небольшой мотор. За четыре года Мюшо смог создать вполне приемлемый паровой двигатель. Когда он продемонстрировал устройство Наполеону III, тот, впечатленный, предложил финансовую помощь. Мюшо смог увеличить объем своей машины, а также оптимизировал рефлектор, превратив его в подобие усеченного конуса вроде тарелки со скошенными внутрь краями. Он также разработал устройство, которое позволяло всей машине постоянно поворачиваться вслед за солнцем. Спустя шесть лет он поразил зрителей своим детищем, которое один репортер описывал как “перевернутый огромный абажур… покрытый изнути очень тонким слоем серебристого металла”, а сам котел находился в середине. как “колоссальный наперсток” из черненой меди, закрытый стеклянным колоколом. На парижской Всемирной выставке в 1878 году Мюшо выставлял печатный пресс, работающий на солнечной энергии, где использовалось параболическое зеркало, паровой двигатель и поршень; солнечная энергия вернулась на мировую выставку только спустя сто двадцать два года – на “Экспо-2000” во Фрайбурге.

Стремясь скорее применить эти изобретения на практике, французское правительство решило, что лучшим полигоном станет Алжир – колония, купающаяся в почти не гаснущем солнечном свете, но полностью зависящая от угля, который был там баснословно дорог. Мюшо с радостью отправился туда. “Рано или поздно промышленности в Европе не хватит ресурсов для удовлетворения своей стремительной экспансии, уголь, безусловно, закончится. Что дальше?” Вскоре Мюшо изобрел портативную солнечную плитку для французских войск, а также солнечный двигатель, который мог приводить в движение печатный пресс. Но высокая стоимость этих изобретений вкупе с растущей дешевизной английского угля вынесла им приговор – индустриальная революция ревела дальше. В те дни ничто не предвещало глобального потепления.

В 1891 году Кларенс Кемп, изобретатель из Балтимора, “настоящий отец американской солнечной энергии”, запатентовал “Климакс” – первый коммерческий водонагреватель на солнечной энергии, который соединял старую практику нагревания металлического контейнера на солнце с научным принципом термостата, увеличивая тем самым их способность к поглощению тепла[674]674
  См.: www.californiasolarcenter.org/history_solarthermal.html


[Закрыть]. К 1897 году, как гордо утверждали биографы, “30 % нагревателей в Пасадене, штат Калифорния, были производены Кемпом”, но это лишь подчеркивало тот факт, что подобные изобретения имели успех лишь в рамках штата. Когда в 1902 году Кемпу удалось с помощью рефлектора из тысячи семисот восьмидесяти восьми отдельных зеркал произвести достаточно энергии для пятнадцатисильного[675]675
  Термин “лошадиная сила” появился благодаря шотландскому изобретателю Джеймсу Ватту (1736–1819), который создал современный паровой двигатель. Обнаружив, что потенциальные покупатели с трудом понимают, что могут такие устройства, он переформулировал их мощность в более понятных терминах. Его клиенты были шахтовладельцами, которые использовали лошадей для вывоза угля и откачивания грунтовых вод из-под земли. Проверив некоторое количество лошадей на шахтах, Ватт вычислил, что средняя английская лошадь могла тащить уголь с энергией в 22 тыс. фут-фунтов силы в минуту на протяжении десяти часов в день (1 фут-фунт силы – это количество работы, необходимое для подъема одного фунта на высоту в один фут). Ватт произвольно увеличил эту цифру на 50 %, и появилась единица “лошадиной силы” – показатель работы, равный 33 тыс. фут-фунтов силы. Лошадиная сила до сих пор используется для сравнения мощности всего на свете, от газонокосилки до космического челнока.


[Закрыть]солнечного насоса, чтобы оросить страусиную ферму в Пасадене, об этом сообщалось лишь как об эксцентричном эксперименте.

Европейская традиция выращивания деревьев вдоль фруктовых шпалер насчитывает столетия – это сохраняет солнечный жар, постепенно выпуская его на исходе дня, когда солнце заходит; примерно столько же и использованию парников с южными скатами в Англии и Голландии. Первым коммерческим использованием солнечной энергии, видимо, было выпаривание соли из морской воды, а первым масштабным применением стала дистилляция питьевой воды из солоноватых колодцев или изолированных участков морской воды. Опреснитель, установленный в Чили в 1872 году, более сорока лет производил 6 тыс. галлонов воды в день из 4,7 тыс. кв. м водной поверхности.

Печатный станок Огюстена Мюшо, работающий на солнечной энергии, на Всемирной выставке 1878 года в Париже (The Granger Collection, New York)

История приручения Солнца продолжала развиваться резкими скачками. В конце 1870-х Уильям Гриллс Адамс, мелкий чиновник английской короны в Бомбее, написал получившую несколько премий книгу Solar Heat: A Substitute for Fuel in Tropical Countries (“Солнечное тепло: замена горючему в тропических странах”) и попытался внедрить эти технологии в Британской Индии, но без малейшего успеха. Затем эстафету перехватили французы, а именно инженер Шарль Теллье, “отец охлаждения”, который в 1885-м установил себе на крышу сборщик энергии, похожий на современные солнечные панели. Для производства пара вместо воды он использовал жидкий аммиак, который обращается в пар при более низкой температуре. Будучи выставленным на солнце, такой контейнер вырабатывает достаточное количество газообразного аммиака, чтобы работал водяной насос, способный поднять 300 галлонов воды за дневное время. Но Теллье решил посвятить себя разработке систем охлаждения (в хранении пищи было больше денег), и Франции пришлось распрощаться с развитием преобразования солнечной энергии на своей территории вплоть до ХХ века[676]676
  См.: Charles Smith, Revisiting Solar Power’s Past, Technology Review. Июль. 1995.


[Закрыть].

Несколькими годами спустя, в 1900 году, бостонский предприниматель Обри Энеас основал первую компанию, занимающуюся солнечной энергией, и начал производить машины на этой энергии, орошающие аризонскую пустыню. В 1903 году он переехал в Лос-Анджелес, ближе к потенциальным клиентам, а уже в следующем году продал свою первую систему за 2160 долларов. Не прошло и недели, как шторм свалил раму котла прямо на рефлектор. Привыкший к неудачам Энеас построил новый насос. Осенью 1904-го хозяин ранчо в Аризоне купил улучшенную модель, но и ее уничтожил шторм, на этот раз сопровождавшийся градом. Стало ясно, что большой параболический рефлектор слишком уязвим, и компания свернула свою деятельность. У Энеаса были последователи (в частности, Генри Э. Уилси, действовавший в Сен-Луисе и Нидлсе (штат Калифорния), который создал систему ночного функционирования машин на тепле, сохраненном в течение дня), но их компании также не смогли принести никакой прибыли.

Несмотря на мрачные истории, изобретатели продолжали считать, что, если обнаружить правильную технологическую комбинацию, можно будет производить энергию без ограничений. Одним из тех, кто разделял эту мечту, был инженер из Бруклина Фрэнк Шуман (1862–1918). Его первый солнечный двигатель, построенный в 1897 году, показал себя не очень хорошо, поскольку даже при значительном давлении пар производил недостаточное усилие. Вместо того чтобы попытаться произвести больше тепла, Шуман заменил трубы котла на плоские металлические контейнеры, похожие на контейнеры Теллье, и разработал дешевые рефлекторы – два соединенных ряда зеркал, удваивающих объем улавливаемого солнечного света. Кроме того, он сконструировал крупнейшую на тот момент систему преобразования энергии, способную выдавать 55 лошадиных сил и питающую водяной насос, перекачивающий около 12 тыс. л в минуту, по цене в 150 долларов за лошадиную силу. Для сравнения, обычная система на угле стоила 80 долларов за одну силу. Шуман полагал расходы вполне приемлемыми, учитывая, что вложения быстро окупятся из-за бесплатного горючего. Еще одной причиной, по которой он не слишком беспокоился о высокой цене энергии, вырабатываемой его машиной в сравнении с угольными или нефтяными двигателями, было то, что, как и другие французские предпиниматели, он планировал использовать свое изобретением в огромной, залитой солнцем Северной Африке.